SDV시대에 대응한 새로운 타입의 ECU가 실용 단계에 접어들었다. “Zone형”이라고 불리는 ECU이며, 센서 등을 차량에 설치한 장소별로 묶어서 제어한다. 소프트웨어를 업데이트하기 쉬우며 ECU나 와이어 하네스의 수를 줄여서, 전기전자 아키텍처의 비용을 절반으로 줄일 수 있는 가능성을 품고 있다.

▲ Domain-oriented Electrical/Electronic Architecture(왼쪽), Zone-oriented Electrical/Electronic Architecture(오른쪽)

Bosch에서 Zone ECU와 통합 ECU의 개발을 담당하는 Camille Vuillaume 총괄 매니저는 “Zone형(ECU)을 도입함으로써 소프트웨어와 하드웨어의 분리를 가속화하고 소프트웨어가 차량의 기능을 결정하는 SDV의 실현에 기여한다”고 설명했다.

“도메인(Domain)형”으로 불리는 현재의 전자 플랫폼은 파워트레인과 샤시, 바디, ADAS 등의 기능별로 ECU를 마련하고 있다. 해당 도메인 ECU를 집약해서 각 기능을 소수의 ECU로 묶는 것이 “통합 ECU”이며, 현재 조금씩 적용이 이루어지기 시작했다.

지금은 도메인 ECU의 일부를 통합 ECU로 묶고 있는 단계다.

◆ 비용 30~50% 절감 가능성

다음으로 통합 ECU를 보완하는 Zone ECU의 탑재가 시작된다. 통합 ECU와 Zone ECU의 적용으로 도메인 ECU나 와이어 하네스의 수가 줄어들고 전자 플랫폼의 비용을 30~50% 줄일 가능성이 있다. Bosch에 따르면 고급차의 경우 1대 당 100개 이상 탑재하는 ECU를 우선 약 20% 줄일 수 있다고 한다.

최종적으로는 불과 몇 개의 통합 ECU와 약 4개의 Zone ECU로 묶는 구상도 생각해 볼 수 있다.

통합 ECU의 적용이 이루어지기 시작한 배경은 소프트웨어를 중시하는 전기자동차(EV) 개발의 중요성이 높아지고 있다는 점이다. ECU가 기능별로 나누어져 있는 도메인형은 차량 판매 후에 OTA를 이용한 소프트웨어 업데이트로 기능을 추가하려면 불편한 부분이 많다.

예를 들면 파워트레인과 ADAS의 두 가지 도메인 ECU에 관한 기능을 업데이트하려면, 2개의 ECU의 소프트웨어를 동시에 업데이트할 필요가 있다. 동시 업데이트는 기술적인 처리가 복잡하고 ECU별로 공급업체가 다른 경우도 많아 조정도 번거로워지기 쉽다. 통합하면 대처하기 편해진다.

통합 ECU의 개발은 Tesla가 선행하고 있다. 2019년에 “HW 3.0”이라고 부르는 차량용 컴퓨터를 주력 EV인 《Model 3》 등에 적용했다. VW도 2020년에 출시한 EV 《ID.3》부터 일부 기능에 통합 ECU를 적용하였으나, Zone ECU의 적용은 아직 시작되지 않은 것으로 보인다. Bosch는 기업명을 정확히 밝히지는 않았으나 우선 중국의 자동차 메이커에 공급한다.

통합 ECU와 더불어 Zone형이 필요해지는 이유는 복잡한 센서와 모터 등에서 통합 ECU로 직접 와이어 하네스를 연결하게 되면 사용하는 와이어 하네스의 양이 방대해지기 때문이다. Zone ECU를 차량 프론트부와 리어부, 좌우, 총 4곳에 배치하여 각 센서에 가까운 Zone ECU를 중계하면 와이어 하네스의 사용량을 줄일 수 있다.

와이어 하네스의 사용량은 자동차의 전자화와 함께 증가하여, 최근에 출시되는 차량의 경우 (와이어 하네스의) 길이가 1.5km 이상에 달한다고 한다. Bosch는 Zone ECU를 적용함으로써 1km 정도로 단축할 수 있을 것으로 보고 있다. 비용절감과 더불어 경량화에도 기여한다.

와이어 하네스를 줄이면 차량 생산성도 향상된다. 와이어 하네스는 차량용 부품 사이사이에 배치하기 때문에 자동화가 어렵다. 거의 수작업으로 이루어진다는 점이 생산비용이 높아지는 요인이 되었다.

Zone ECU라면 차량의 좁은 영역 안에서 와이어 하네스를 연결하면 되기 때문에 조립하기 쉬워진다.

Vuillaume 제너럴 매니저는 “로봇을 이용한 자동화가 쉬워진다”고 설명했다.

◆ Zone을 실현하는 세 가지 기술

Bosch는 중국 기업용 Zone ECU의 구체적인 사양은 밝히지 않았다. 그러나 Zone ECU를 실현하기 위한 크게 세 가지 기술개발을 추진하고 있다. 이번에 해당 기술을 모두 도입할지는 알 수 없지만 2025년 무렵에는 유럽 기업용으로도 양산할 계획이며, 해당 타이밍에 세 가지 모두 적용할 계획이다.

첫 번째는 초당 10Gbit 이상의 고속 이더넷(Ethernet) 통신이다. 카메라 등에서 전달되는 데이터를 Zone ECU를 경유해 통합 ECU로 보내는데 필요하다. Bosch는 대용량 데이터를 취급할 때 고가의 SoC가 아니라 비교적 저렴한 마이크로 컨트롤러로 대응하여 비용을 줄인다.

두 번째는 에너지절약형 이더넷이다. 통신 규격 “IEEE802.3az”에 근거한 “Energy Efficient Ethernet”이라는 기술로, 데이터의 송수신이 없는 아이들(Idle) 상태일 때 자동적으로 절전모드로 전환된다.

대량의 데이터를 취급하면 증가하는 소비전력을 약 40% 줄일 수 있을 것이다. Bosch에 따르면, 초당 10Gbit의 이더넷으로 통신할 때, 기존에는 400mW의 전력을 소비하던 것을 250mW 이하로 줄일 수 있다고 한다.

세 번째는 통신규격 “IEEE 1722”다. CAN 등의 기존 차량용 네트워크의 데이터를 이더넷에서 취급할 수 있는 규격이 된다. 파워트레인 등 CAN을 사용하는 기존 부품의 통신을 Zone ECU의 적용에 맞추어 이더넷으로 변경하려면 비용이 든다. 부품 측의 변경을 최소화할 수 있는 IEEE 1722를 사용하면 비용을 절감하기 쉬워진다.

EV의 비용절감과 소프트웨어를 중시한 차량용 전자플랫폼의 구축에서 Zone ECU가 중요해지고 있다. 일본 메이커의 적용은 뒤처지고 있는 추세다. 중국과 유럽 메이커가 적용에서 선행하게 되면 EV개발경쟁에 영향이 생길 수 있다.a